《高超声速和高温气体动力学--课件5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高超声速和高温气体动力学--课件5（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高超声速和高温气体动力学 Hypersonic and High Temperature Gas Dynamics4. 高温气体性质与流动基础4.1 高温气体性质高温条件下，空气会产生振动激发、离解、电离和化学反应等现象 。对气动性能造成一定的影响，称为高温真实气体效应。高超声速飞行器绕流中，在弓形激波后和靠近物面的区域气体温度很高，可能出现各种真实气体效应。4. 高温气体性质与流动基础4.1 高温气体性质电离的气体形成了NO+、O+、N+和自由电 子吸收电磁辐射成为通讯障碍(黑障)。需要预测自由电子流密度在弓形激波后气体温度非常高，气体质点会通过辐射进行放热或吸热，流动是非绝热的(不同于无粘
2、流假设)4. 高温气体性质与流动基础4.1 高温气体性质火箭发动机 电弧风洞激波风洞4. 高温气体性质与流动基础4.1 高温气体性质高温气体的表现：1) 粘性系数 和热传导系数 随温度变化而变化。2) 气体比热比 不为恒值。3) 计及电离时，需要考虑电磁力(体积力) 。4) 极高温时，需要考虑热辐射。分子动理学统计物理磁流体力学辐射气体动力学1.0Z1.2，氧离解区； 1.2Z2.0，氮离解区； 2.0Z4.0，氧和氮一次电离区；4. 高温气体性质与流动基础4. 高温气体性质与流动基础4.1 高温气体性质600K以下：空气主要成分是氧分子和氮分子，分子运动只含有平动和转动。单位质量的空气内能：
3、比热与比热比：量热完全气体4. 高温气体性质与流动基础4. 高温气体性质与流动基础4.1 高温气体性质600-2500K：氧分子和氮分子振动自由度被激发。单位质量的空气内能：比热与比热比：振动特征 温度普朗克 常数分子振动 基频玻尔兹曼 常数热完全气体4. 高温气体性质与流动基础4.1 高温气体性质4. 高温气体性质与流动基础4. 高温气体性质与流动基础4.1 高温气体性质2500K-900K：氧分子和氮分子开始离解发生化学反应发生电离 多组元、变成分 的热完全气体的 混合4. 高温气体性质与流动基础4.1 高温气体性质4. 高温气体性质与流动基础4.1 高温气体性质非平衡系统：气体每个组元的振动能激发或化学反应，需要依靠分子间的多次 碰撞完成。从系统环境的变化到该系统达到平衡态的过程，称为非平衡系统 的分子弛豫过程，所需时间称为弛豫时间。氧分子需要2万次碰撞才能保证振动达到平衡态，和其余粒子碰 撞20万次才能达到离解反应的平衡态。而分子碰撞频率为 ，飞行器在高空高速飞行时，遭遇低压高温环境，碰撞频率低，非平衡 效应很严重。
